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关键器官蓄积

放射性核素可以通过摄入、吸入或注射进入人体。一旦进入人体,它们的辐射效应取决于它们的解剖分布、在体内停留的时间和释放的速度放射性衰变,以及它们发射辐射的能量。内部沉积的放射性元素可能集中在某些器官,因而对其他器官的照射更大。例如,放射性碘聚集在甲状腺,而锶主要积聚在骨骼中。不同的放射性元素的去除率也不同。例如,放射性碘通常能迅速从甲状腺中排出,因此其浓度在几天内就会减半。另一方面,锶-90可以在骨骼中高浓度存留多年。

这个词关键器官是指身体最重要的部位脆弱的到一个给定的同位素。钚、镭、锶和许多其他裂变产物的关键器官是骨头和核相邻骨髓.摄取碘的关键器官是甲状腺。空气中不溶性的放射性尘埃经常沉淀在肺泡中,而小的胶体颗粒可能沉积在骨髓、肝脏或脾脏中。表9简要列出了某些放射性核素对人类的最大允许浓度(美国的建议)。(最大允许浓度是a的最大用量放射性核素它可以在体内累积,而不会产生过度的伤害风险。)

某些放射性核素的最大允许浓度(MPC)值
*饮用水中的MPC: 3.7(10−9)每升微量Bq。
**MPC在空中:3.7(10−11)每升微量Bq。
***饮用水MPC: 3.7(10−10)每升微量Bq。
同位素 化学形式 至关重要的器官 体内mBq
氚(hydrogen-3) 7.4 (10−3
碳14 二氧化碳 1.5 (10−5
锶- 90 * 水溶性盐 1.5 (10−6
1.5 (10−7
碘- 131 水溶性盐 1.8 (10−6
甲状腺 2.6 (10−8
铯- 137 水溶性盐 1.1 (10−6
氡- 222 * * 气体
镭- 226 * * * 水溶性盐 7.4 (10−8
3.7 (10−8
水溶性盐 7.4 (10−8
肾脏 1.8 (10−10
钚- 239 水溶性盐 1.5 (10−8
1.5 (10−9

由于放射性核素不断地向周围组织传递辐射,这种影响会持续连续照射必须与单次照射或周期性重复照射区别开来。从不同剂量的实验中伽马辐射研究人员发现,单次短暂暴露所造成的辐射影响中,高达60%的影响会在数小时内得到修复。因此,当剂量缓慢累积或部分剂量在较晚时间被吸收时,人体能够耐受较大的总剂量。有较少的恢复中子然而,还有阿尔法辐射。(中子通常是比X射线更有效的突变剂:对于一次短暂的照射,是1到8倍;慢性辐照,差距高达100倍。)

影响沉积空气中的放射性污染物放射性同位素是由宇宙辐射在空气中自然产生的,它们可能从大气层中以气体的形式进入空气核能工厂或通过工业事故或核爆炸释放。1954年以后,几个国家进行的核弹试验在整个地球表面产生了可测量的沉降物,对健康造成的影响引起了极大的关注和争议。虽然爆炸的危险很大程度上核武器是由于冲击波和在美国,裂变产物的辐射剂量如此之大,以至于只有在地下掩体中待上几个星期的人才有希望存活下来。通常是最突出的同位素影响都是裂变产物;然而,所有暴露在核爆炸中的物质都可能具有放射性。

长寿命放射性同位素的危害

放射性沉降物中含有的几种放射性同位素特别危险,因为它们在相对较长的时间内保持放射性。铯-137、锶-90和钚-239可能是其中最重要的。放射性沉降物可以覆盖外表面和树叶,然后被冲刷到土壤中,植物可能会从土壤中吸收锶-90,以及化学性质类似的钙,以及铯-137和钾。人类主要从饮用水和包括牛奶在内的动植物食物中摄入这些放射性物质。许多到达海洋和内河水道的放射性沉降同位素最终以浓缩形式出现在水生动物和植物体内,当它们成为人类的一部分时,就成为令人担忧的根源食物链

人类和其他动物体内最容易检测到的放射性沉降物是碘- 131,一种同位素发出贝塔和伽马射线通过选择性积累在甲状腺中富集约100倍。由于碘-131的半衰期相对较短(8天),它可能不是最危险的放射性沉降同位素;然而,过量的这种同位素辐射会导致代谢紊乱和甲状腺发病率增加癌症尤其是儿童。

核动力反应堆将少量的放射性气体混合物排放到大气中。因此,反应堆通常被放置在大气混合和运输的地方,这样,短寿命气体在被人类大量吸入之前就会衰变和稀释。

已开发的生物防护沉降物的方法包括防止放射性同位素进入人体的措施,以及迅速从组织中消除这些同位素的生化手段。在发生核紧急情况时,呆在室内或戴上带有适当过滤功能的口罩,可以防止空气中的放射性颗粒进入肺部。通过肠道吸收摄入的同位素抑制由某些具有巨大表面的粘液蛋白物质亲和力吸附锶和其他物质的;海藻酸钠就是这样一种物质。使用适当的化学物质可以去除牛奶中几乎所有的放射性锶,而不影响牛奶的基本营养成分。某些螯合物——例如,EDTA(乙二胺四乙酸)——会与锶反应并“覆盖”它原子.因此,血液中EDTA的存在减少了锶在骨骼中的沉积(已经沉积的同位素的消除也在一定程度上加速了)。然而,不幸的是,EDTA和大多数其他螯合剂不是锶特有的;它们还能螯合密切相关的重要元素钙。因此,它们的使用需要专家的医疗监督,而且效果有限。另一方面,甲状腺对放射性碘的吸收可以通过摄入大量稳定的碘来减少,稳定的碘除了对那些特别敏感的人来说是相对无毒的。